Auslegung und Einführung einer Online-Prepreganlage zur Herstellung faserverstärkter Halbzeuge

Verantwortlich: Hefft, L.

Die geplante Anlage verwirklicht ein Konzept, welches in dieser Form bislang nicht existiert. Sie soll die dringlichsten Probleme in der Faserverbundfertigung mit Prepregs lösen und eine Weiterentwicklung der Prepregtechnologie darstellen. Als derzeit größte Probleme sind zu hohe Zykluszeiten, zu hohe Material- und Stückkosten, zu viel giftiger Abfall und eine zu geringe Flexibilität zu nennen. Daraus ergeben sich die Ziele der geplanten Anlage:

1. Prepregs werden just-in-time / just-in-sequence produziert, die logistische und energetisch aufwändige Tiefkühllagerung der Prepregs entfällt.
2. Prepregs können durch eine flexible Fertigung (Roboter, separate Harzmischanlage) auch in kleinen Losgrößen produziert werden, dadurch steigt die Anzahl der realisierbaren Varianten.
3. Textile Halbzeuge werden endkonturnah /-treu zugeschnitten und im Anschluss ebenfalls endkonturnah imprägniert, der entstehende Abfall ist nicht mit Harz getränkt und daher kein Sondermüll.

Das Forschungsinteresse erstreckt sich hautsächlich auf die Gebiete Prozesstechnologie und Materialwissenschaft. Zunächst steht die Umsetzung des oben skizzierten Prozesses sowie die Ermittlung seines Potentials im Vordergrund der Betrachtungen. Anschließend werden schwerpunktmäßig die Eignung der Halbzeuge für „out-of-autoclav“-Technologien, neue Reparaturkonzepte in der Faserverbundtechnik sowie die Nutzung der Prepregtechnik zur Einbringung von Nanopartikeln in Faserverbundkunststoffe erforscht.
Die Vielzahl an Schnittstellen zwischen den einzelnen Stationen und deren Synchronisierung stellen eine große Herausforderung seitens der Konstruktion dar. Die geforderte Flexibilität einer Forschungsanlage mit der Möglichkeit zur Konfiguration diverser Prozessparameter kommen erschwerend hinzu.
Die Vermeidung von harzgetränkten Abfällen, welche bisher als Sondermüll entsorgt werden müssen, schließt sich an verschiedene Recyclingkonzepte an und die Weiterverwendung der textilen Abfälle ist möglich.
In Kombination mit den am Institut vorhanden Hochleistungspressen erweitert sich das mögliche Forschungsgebiet und auch Anwendungen beispielsweise für den Automobilbereich können ganzheitlich untersucht werden.
Durch Abbildung der gesamten Prozesskette vom trockenen Textil bis zum endgeformten Bauteil, mit direkter Kopplung aller Stationen, ermöglicht sich eine allumfassende Optimierung des Prozesses.